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弦理论是理论物理的一个分支学科,弦论的一个基本观点是,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的“弦”(包括有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”或闭合弦)。弦理论这一用词所指的原本包含了26度空间的玻色弦理论,和加入了超对称性的超弦理论。在近日的物理界,“弦理论”一般是专指“超弦理论”,而为了方便区分,较早的“玻色弦理论”则以全名称呼。1990年代,爱德华·维顿提出了一个具有11 度空间的M理论,他和其他学者找到强力的证据,证明了当时许多不同版本的超弦理论其实是M理论的不同极限设定条件下的结果。

导言:从布洛赫球的图中还可以看到,经典计算机中的bit两个状态:|1> 和 |0>,也已经被包含在布洛赫球面中,分别对应于球面上南极和北极两个点。所以,我们可以说,经典比特是量子比特的特例。或者说,量子计算机是经典计算机的推广。

后来又有人提出弦还不是最小基本单元,弦是由“量子比特”组成,把量子信息的概念变成了弦的基本单元。量子比特是一种信息,不同于传统的“比特”信息,量子比特是随机的,用Bloch球来描述。

从上一节我们学到了,计算信息科学中的一个量子比特,可以对应于量子物理中一个粒子的叠加态。使用狄拉克的符号,单粒子叠加态可以表示为:

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|量子比特> = a|0> b|1>,

如图中是比特和量子比特的几何表示。图中绿矢和蓝矢,分别表示经典计算中所用的0和1两种状态。右边量子比特示意图中的红矢,表示量子世界中一个一般的叠加态,这些所有叠加态的端点,组成一个半径为1的单位球面,称之为Bloch球面。经典比特中的0和1也被包含在这个球面中。

这里的a、b,是满足(|a|2 |b|2 = 1)的任意复数,它们对应于两个定态在叠加态中所占的比例系数。当a=0,或者b=0时,叠加态就简化成两个定态|0>和|1>。两个比例系数的平方:|a|2或|b|2,分别代表测量时,测得粒子的状态是每个定态的几率。

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